Оптические свойства и методы исследования дисперсных систем

ЛЕКЦИЯ 9

Основным оптическим свойством дисперсных систем является свойство рассеивать свет. Еще Фарадей наблюдал (в 1857 г.) явление светорассеивания при исследовании золей золота. Подробно это явление было описано Тиндалем в 1868 г. В проходящем свете золи не отличаются от истинных (молекулярных) растворов. Светорассеяние удобно наблюдать на темном фоне сбоку от проходящего излучения. Особенно четко оно заметно при фокусировании лучей внутри коллоидной системы (конус Тиндаля).

Теория светорассеяния (опалесценции) для сферических, непоглощающих света частиц была развита Релеем.

В однородной изотропной среде волновой фронт всегда остается геометрически подобным самому себе. Появляющаяся на пути распространения волны неоднородность становится самостоятельным центром колебаний. Возникает фронт волны, направление которого меняется и зависит от размера препятствия. Если размер больше λ, то наблюдается отражение, если он меньше λ, то колебания рассеиваются по всем направлениям. Рассеяние возможно, когда частицы находятся на расстояниях больших длины волны, а сами частицы меньше длины волны.

Формула Релея для I_рас интенсивности света, рассеянного единицей объема дисперсной системы со сферическими частицами, значительно меньшими длины волны падающего света I₀ (не более 0,1λ), на расстоянии R от частиц в направлении, составляющем угол θ с направлением падающих лучей имеет вид:

,

где n₁ и n₀ – показатели преломления частицы и среды; ν – концентрация частиц в растворе; V – объем сферической частицы.

Анализ уравнения Релея.

Закон Релея не выполняется для частиц, поглощающих свет.

При рассеянии белого света дисперсной системой с малыми частицами рассеянный свет оказывается голубым, а проходящий – красноватым. Это обусловлено молекулярным рассеянием при флуктуациях плотности.

Методы исследования дисперсных систем, использующие явление светорассеяния.

Дата добавления: 2014-12-16